專利名稱：一種橡膠瀝青高溫降粘劑、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠浙青高溫降粘劑、其制備方法及其應(yīng)用，屬于橡膠浙青改性技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前公路行業(yè)路面材料中，熱拌橡膠浙青混合料仍然占據(jù)絕大多數(shù)的比例。普通橡膠浙青混合料的拌合溫度在165°C左右，而改性橡膠浙青混合料溫度在175°C左右，目前使用越來越廣泛的SMA、OGFC等多功能型路面拌合溫度在190°C左右。橡膠浙青和礦料加熱到如此高的溫度，不僅消耗了大量的能源，加劇橡膠浙青老化，而且在生產(chǎn)和施工中會排放出大量的溫室氣體、橡膠浙青煙霧、粉塵，極大的危害施工人員安全、污染環(huán)境。如果橡膠浙青混合料的溫度能夠降低20°C，每噸橡膠浙青混合料可節(jié)省燃料
I.5-2. O公斤，二氧化碳與煙塵排放量降低50%左右，二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等氣體會降低70%左右，橡膠浙青煙霧等有毒物質(zhì)會降低80%左右。因此，如何降低橡膠浙青混合料的拌合溫度是目前的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)主要有冷拌橡膠浙青混合料與溫拌橡膠浙青混合料兩種方法。而冷拌橡膠浙青混合料雖然在環(huán)保節(jié)能方面有一定優(yōu)勢，但是其路用性能較差，只能作為緊急修補(bǔ)預(yù)案，難以滿足高等級路面的大面積鋪筑。而溫拌技術(shù)主要有礦物沸石法、南非S0SABIT法、表面活性劑法等幾種，近幾年表面活性劑的技術(shù)研究較多。中國專利201020233760. 9記載了橡膠浙青溫拌劑和由其拌合的橡膠浙青混合料及二者的制備方法，其中橡膠浙青溫拌劑由烷基胺類陽離子表面活性劑、酰胺類陽離子表面活性劑、季銨鹽類陽離子、表面活性劑、氯化鈣水組成，其中水的比例占81. 5%-90%，而高溫下水蒸氣對橡膠浙青混合料拌合樓的設(shè)備腐蝕十分嚴(yán)重，同時，大量的水還會使橡膠浙青混合料發(fā)泡，降低橡膠浙青與集料的粘附性。中國專利201010129727 —種修筑路面橡膠浙青混合料溫拌添加劑由木質(zhì)素胺鹽、辛基酚聚氧乙烯醚、胺類抗剝落劑、鹽酸、工業(yè)水組成，其中工業(yè)水占80. 46-86. 33%。此溫拌添加劑中含有鹽酸，在溫拌劑的儲存與添加中會腐蝕設(shè)備，胺類抗剝落劑雖能提高橡膠浙青與集料的粘附性，但是大量的水仍會腐蝕橡膠浙青混合料拌合設(shè)備，同時橡膠浙青混合料的耐久性制得考究。這些專利的橡膠浙青溫拌劑或者添加劑，添加使用不方便，組分中的水在高溫下形成水蒸氣，會腐蝕拌合樓設(shè)備，同時，使溫拌橡膠浙青混合料的水穩(wěn)定性能與高溫性能降低，難以達(dá)到熱拌橡膠浙青混合料的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種橡膠浙青高溫降粘劑、其制備方法及其應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種橡膠浙青高溫降粘劑，其原料包括氧化聚乙烯蠟100份，高級脂肪酸5-40份，金屬氫氧化物10-50份，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。為了提高產(chǎn)品性能，所述高級脂肪酸為硬脂酸或油酸或兩者任意配比的混合物；所述金屬氫氧化物為氫氧化鈣。上述橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，包括以下步驟A、將氧化聚乙烯蠟100份與高級脂肪酸5-40份混勻，并溶于有機(jī)溶劑；B、向步驟A所得物料中加入質(zhì)量用量為步驟A所得物料質(zhì)量的1-12%的酸催化劑，120-150°C下，反應(yīng) l-5h ；C、將步驟B所得物料中的有機(jī)溶劑蒸出；D、將金屬氫氧化物10-50份與質(zhì)量為金屬氫氧化物質(zhì)量的5-15倍的水混合；E、將步驟C蒸出有機(jī)溶劑的剩余物與步驟D所得物料混勻，30_80°C下，反應(yīng)lh_3h,得橡膠浙青高溫降粘劑；所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、環(huán)己烷或正乙烷。上述有機(jī)溶劑的用量以將物料溶解為準(zhǔn)，即只要將加入它們中的物料溶解即可，考慮到成本和反應(yīng)速率的問題，有機(jī)溶劑的用量不要過多。上述步驟C指將步驟B所得物料中的有機(jī)溶劑蒸出中。為了提高產(chǎn)品純度，改善產(chǎn)品性能，上述橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，還包括步驟E，將步驟E所得橡膠浙青高溫降粘劑，萃取提純；上述酸催化劑為濃硫酸或濃鹽酸；上述金屬氫氧化物為氫氧化鈣；上述有機(jī)溶劑為甲苯。上述濃鹽酸指質(zhì)量份數(shù)超過37%的鹽酸；濃硫酸指質(zhì)量濃度大于70%的硫酸溶液。為了提高萃取效率,萃取提純時,所用溶劑為體積比為(1:2) - (1:1)的水和乙酸乙酯，所用溶劑的質(zhì)量為橡膠浙青高溫降粘劑原料總質(zhì)量的2-4倍；收集上層液，對上層液進(jìn)行蒸餾除去乙酸乙酯，并將剩余物干燥、碾磨。上述上層液指萃取震蕩、靜置分層后，會形成水層在下、乙酸乙酯在上的分層結(jié)構(gòu)。上述一種橡膠浙青高溫降粘劑，當(dāng)其用來生產(chǎn)溫拌型改性橡膠浙青時，其生產(chǎn)工藝為先將改性橡膠浙青加熱至170°C熔融狀態(tài)，然后加入5%-10%的橡膠浙青高溫降粘劑(占改性橡膠浙青的質(zhì)量百分比)進(jìn)行低速攪拌10-30min，攪拌速度為400-1000轉(zhuǎn)/分，然后采用膠體磨研磨20-40min，研磨結(jié)束后再將橡膠浙青溫度降低至140°C進(jìn)行儲運(yùn)，即可制得溫拌型改性橡膠浙青。上述一種橡膠浙青高溫降粘改性劑，當(dāng)其直接用來生產(chǎn)溫拌型橡膠浙青混合料時，其生產(chǎn)工藝為將集料升溫至150°C，然后加入攪拌鍋中，然后噴入熱橡膠浙青，攪拌30s后投入5%-10%的橡膠浙青高溫降粘劑(占橡膠浙青的質(zhì)量比例)，繼續(xù)拌合5-10s，然后加入礦粉攪拌5-lOs即可制得溫拌型橡膠浙青混合料。本發(fā)明的橡膠浙青高溫降粘劑為固體粉末，添加使用方便。申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其組分中的氧化聚乙烯蠟與高級脂肪酸在甲苯等作為溶劑、濃硫酸等作為催化劑的條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，氧化聚乙烯蠟中的羥基與高級脂肪酸中的羧基發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生衍生物，大大的降低了橡膠浙青與集料表面的結(jié)合狀態(tài)。此衍生物中的羧基(氧化聚乙烯蠟中有羧基，反應(yīng)未完全的高級脂肪酸也羧基)與氫氧化鈣等金屬氫氧化物中的0!Γ在水作為溶劑的條件下發(fā)生中和反應(yīng),產(chǎn)生的鹽類不僅能夠使橡膠浙青質(zhì)-芳香分-膠質(zhì)之間的范德華力降低，同時能夠使改性劑-芳香分-橡膠浙青質(zhì)之間的范德華力降低，具有內(nèi)外潤滑的效果，從而降低橡膠浙青自身的粘度。而氧化聚乙烯蠟粘度低、軟化點(diǎn)高，在反應(yīng)過程中，其軟化點(diǎn)并未減小，生產(chǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物并沒有打斷橡膠浙青分子間的化學(xué)鍵，因此，橡膠浙青的高溫性能與低溫性能并未受影響。本發(fā)明的橡膠浙青高溫降粘劑的制備中，反應(yīng)中所用的甲苯等有機(jī)溶劑、酸催化齊U、水、乙酸乙酯均可回收再利用，沒有環(huán)境污染，成本低。采用本發(fā)明的橡膠浙青高溫降粘劑用于生產(chǎn)溫拌型橡膠浙青時，還可改善橡膠浙青的儲存穩(wěn)定性，減少了橡膠浙青的老化。本發(fā)明橡膠浙青高溫降粘劑，制備工藝簡單，使用方便，能夠降低普通橡膠浙青與改性橡膠浙青的高溫粘度，減小橡膠浙青分子間的表界面張力，從而降低橡膠浙青混合料的拌合溫度，起到降低能耗保護(hù)環(huán)境的目的。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。橡膠浙青的性能指標(biāo)檢測方法參照《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTGE20-2011進(jìn)行，橡膠浙青混合料的孔隙率、馬歇爾穩(wěn)定度、浸水殘留穩(wěn)定度比、動穩(wěn)定度、車轍深度、-10°C彎拉應(yīng)變的測試方法參考《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTGE20-2011 進(jìn)行。實(shí)施例I :一種橡膠浙青高溫降粘劑，它由氧化聚乙烯蠟、高級脂肪酸、氫氧化鈣原料制備而成；各原料質(zhì)量配比為氧化聚乙烯蠟高級脂肪酸氫氧化鈣=100 : 5 : 10。氧化聚乙烯蠟來自南京天詩實(shí)驗(yàn)微粉有限公司，型號為PEW0-0502 ;高級脂肪酸為硬脂酸，來自于石家莊泰鑫化工有限公司，工業(yè)級；氫氧化鈣來自浙江省建德市程氏鈣業(yè)有限公司，細(xì)度為300目。上述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法如下( I)按比例分別稱量好氧化聚乙烯蠟、高級脂肪酸、氫氧化鈣，總質(zhì)量為300g。(2)將氧化聚乙烯蠟與高級脂肪酸加入裝有分液器的三口燒瓶中，然后加入50ml的甲苯和IOml的濃硫酸，加熱到70°C使其溶解，開啟電動攪拌器，迅速升溫到120°C，反應(yīng)時間為lh，然后改回流分液裝置為蒸餾裝置，加熱到150°C，蒸出甲苯，即得到初始酯化產(chǎn)物。(3)將氫氧化鈣加入150ml水配置成懸濁液，然后將步驟(2)制備好的酯化產(chǎn)物加入配置好的氫氧化鈣懸濁液，在30°C下高速攪拌，攪拌反應(yīng)時間為lh，得到目標(biāo)產(chǎn)物，對粗產(chǎn)品進(jìn)行萃取、蒸餾、干燥、碾磨后即得最終產(chǎn)品。其中萃取3次，萃取液中水與乙酸乙酯的體積比為1:1，每次萃取液質(zhì)量為600g。選用自制的橡膠浙青來評價想浙青高溫降粘劑的作用效果，自制的橡膠浙青制備工藝為將SK-70號重交浙青加熱至180°C熔融態(tài)，然后加入18%的40目的廢舊橡膠粉(占重交浙青的質(zhì)量比)，在800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌Ih后即可制得橡膠浙青。
將制備出的橡膠浙青高溫降粘劑添加入自制的橡膠浙青中制備出的溫拌型改性橡膠浙青，其制備工藝為將自制的橡膠浙青加熱至170°C，加入5%的橡膠浙青高溫降粘齊U，然后低速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，其次再采用膠體磨進(jìn)行研磨20min，然后低速攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，在低速攪拌時，使橡膠浙青溫度降低至140°C，出鍋后即制得溫拌型改性橡膠浙青。所制備出的溫拌型改性橡膠浙青的技術(shù)指標(biāo)如表2所示。表I不同摻量的橡膠浙青高溫降粘劑制備出的溫拌型改性橡膠浙青的性能(橡膠浙青高溫降粘劑摻量比例為改性橡膠浙青的重量比)
權(quán)利要求
1.一種橡膠浙青高溫降粘劑，其特征在于其原料包括氧化聚乙烯蠟100份，高級脂肪酸5-40份，金屬氫氧化物10-50份，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種橡膠浙青高溫降粘劑，其特征在于所述的高級脂肪酸為硬脂酸或油酸或兩者任意配比的混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的一種橡膠浙青高溫降粘劑，其特征在于所述金屬氫氧化物為氫氧化鈣。
4.權(quán)利要求I至3任意一項(xiàng)所述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A、將氧化聚乙烯蠟100份與高級脂肪酸5-40份混勻，并溶于有機(jī)溶劑； B、向步驟A所得物料中加入質(zhì)量用量為步驟A所得物料質(zhì)量的1-12%的酸催化劑，120-150°C下，反應(yīng) l-5h ； C、將步驟B所得物料中的有機(jī)溶劑蒸出； D、將金屬氫氧化物10-50份與質(zhì)量用量為金屬氫氧化物質(zhì)量的5-15倍的水混合； E、將步驟C蒸出有機(jī)溶劑的剩余物與步驟D所得物料混勻，30-80°C下，反應(yīng)lh-3h，得橡膠浙青高溫降粘劑； 所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、環(huán)己烷或正乙烷。
5.如權(quán)利要求4所述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，其特征在于還包括步驟F將步驟E所得橡膠浙青高溫降粘劑進(jìn)行萃取提純。
6.如權(quán)利要求5所述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，其特征在于萃取提純時，所用溶劑為體積比為(1:2)- (I: I)的水和乙酸乙酯，所用溶劑的質(zhì)量為橡膠浙青高溫降粘劑原料總質(zhì)量的2-4倍；收集上層液，對上層液進(jìn)行蒸餾除去乙酸乙酯，并將剩余物干燥、碾磨。
7.如權(quán)利要求4至6任意一項(xiàng)所述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，其特征在于所述酸催化劑為濃硫酸或濃鹽酸。
8.如權(quán)利要求4至6任意一項(xiàng)所述的橡膠浙青高溫降粘劑的制備方法，其特征在于所述金屬氫氧化物為氫氧化鈣；所述有機(jī)溶劑為甲苯。
9.權(quán)利要求I至3任意一項(xiàng)所述的橡膠浙青高溫降粘劑的應(yīng)用，其特征在于其用量為橡膠浙青質(zhì)量的5%-10%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種橡膠瀝青高溫降粘劑、其制備方法及其應(yīng)用。橡膠瀝青高溫降粘劑，其原料包括氧化聚乙烯蠟100份，高級脂肪酸5-40份，金屬氫氧化物10-50份，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。本發(fā)明橡膠瀝青高溫降粘劑，制備工藝簡單，使用方便，能夠降低普通橡膠瀝青與改性橡膠瀝青的高溫粘度，減小橡膠瀝青分子間的表界面張力，從而降低橡膠瀝青混合料的拌合溫度，起到降低能耗保護(hù)環(huán)境的目的。
文檔編號C08L21/00GK102942794SQ20121047608
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者黃沖, 洪錦祥, 陳香, 鄧成, 劉至飛, 徐靜 申請人:江蘇博特新材料有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司, 江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司, 博特建材(天津)有限公司